2022屆新高考化學二輪復習氧化還原反應的基本概念及其關系學案

第1課時氧化還原反應的基本概念及其關系(1)氧化還原反應中,肯定有一種元素被氧化,另一種元素被還原。()提示:×。氧化還原反應中可能是一種元素既被氧化又被還原,如2Fe3++Fe3Fe2+。(2)含最高價元素的化合物,一定具有強氧化性。()提示:×。含最高價元素的化合物,不一定具有強氧化性,如H2O中的H+。(3)有單質參加或生成的化學反應一定是氧化還原反應。()提示:×。有單質參加或生成的化學反應不一定是氧化還原反應,如3O22O3。(4)元素的原子得失電子后,一定形成8電子穩(wěn)定結構。()提示:×。如氫原子得1個電子后形成2電子穩(wěn)定結構。(5)氧化還原反應中的反應物不是氧化劑就是還原劑。()提示:×。如反應Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O中NaOH既不是氧化劑也不是還原劑。氧化還原反應相關概念及其關系(1)元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),它可能被氧化,也可能被還原。(2)根據(jù)反應方程式判斷氧化性、還原性強弱,還原性:還原劑>還原產物;氧化性:氧化劑>氧化產物。(3)按要求回答下列問題:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2①用雙線橋法表示該反應電子轉移的方向和數(shù)目。____________________________________________________________

②氧化劑________,還原劑________;

氧化產物________,還原產物________。

答案:①②O2FeS2Fe2O3、SO2Fe2O3、SO2(4)用濃鹽酸來制取氯氣的化學方程式如下:2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,其中被還原的元素是Mn,被氧化的元素是Cl,氧化劑是KMnO4,還原劑是HCl,氧化產物是Cl2,還原產物是MnCl2,氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶5。陌生氧化還原反應方程式的書寫及相關計算(1)為實現(xiàn)燃煤脫硫,向煤中加入漿狀Mg(OH)2,使燃燒產生的SO2轉化為穩(wěn)定的Mg化合物,該反應的化學方程式為2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O。(2)用酸性CO(NH2)2水溶液吸收NOx,吸收過程中存在HNO2與CO(NH2)2生成N2和CO2的反應,該反應的化學方程式為2HNO2+CO(NH2)22N2↑+CO2↑+3H2O。(3)一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4,溶液中BQUOTEH4-H4-(B元素的化合價為+3)與Fe2+反應生成納米Fe粉、H2和B(OHQUOTE)4-)4-,其離子方程式為2Fe2++BQUOTEH4-H4OH-2Fe+B(OHQUOTE)4-)4-+2H2↑。(4)+6價鉻的化合物毒性較大,常用NaHSO3將廢液中的Cr2QUOTEO72-O72-還原成Cr3+,該反應的離子方程式為Cr2QUOTEO72-O72-+3HSQUOTEO3-O3-+5H+2Cr3++3SQUOTEO42-O42-+4H2O(或Cr2QUOTEO72-O2Cr3++3SQUOTEO42-O42-+5SQUOTEO32-O3【自我反思·知不足】知識點是否掌握學習索引是否相關概念及其關系角度一、角度二方程式的書寫及相關計算角度二、角度三氧化還原反應的基本概念及其關系【典例1】(2021·鶴崗模擬)高錳酸鉀溶液在酸性條件下可以與硫酸亞鐵反應,化學方程式如下:KMnO4+FeSO4+H2SO4K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+H2O(未配平)。下列說法正確的是()A.Fe2+的還原性強于Mn2+B.MnQUOTEO4-O4-是氧化劑,Fe3+C.氧化劑和還原劑物質的量之比為5∶1D.生成1mol水時,轉移2.5mol電子【命題解讀·解題指導】考查素養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知情境載體高錳酸鉀溶液在酸性條件下可以與硫酸亞鐵反應問題關鍵(1)明確反應前后元素價態(tài)的變化(2)準確判斷氧化劑與還原劑、還原產物與氧化產物,根據(jù)得失電子守恒確定相關物質的計量數(shù)并據(jù)此完成相關計算和判斷【解析】選A。Fe2+化合價升高,是還原劑,Mn2+是還原產物,還原性:還原劑>還原產物,故A項正確;MnQUOTEO4-O4-化合價降低,是氧化劑,Fe3+是氧化產物,故B項錯誤;錳元素由+7價降至+2價,鐵元素由+2價升至+3價,根據(jù)得失電子守恒,MnQUOTEO4-O4-、Mn2+的系數(shù)為1,Fe2+、Fe3+的系數(shù)為5,根據(jù)電荷守恒,H+的系數(shù)為8,根據(jù)質量守恒,H2O的系數(shù)為4,所以離子方程式為MnQUOTEO4-O4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O,由此可知氧化劑和還原劑物質的量之比為1∶5,故C項錯誤;根據(jù)離子方程式MnQUOTEO4-O4-+5FeMn2++5Fe3++4H2O,生成4mol水時轉移5mol電子,所以生成1mol水時,轉移1.25mol電子,故D項錯誤。三步解答氧化還原反應的題目氧化還原反應的規(guī)律及其應用【典例2】(1)Fe、Co、Ni能與Cl2反應,其中Co和Ni均生成二氯化物,由此推斷FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由強到弱的順序為________,

Co(OH)3與鹽酸反應有黃綠色氣體生成,寫出反應的離子方程式:________。

(2)某鐵的氧化物(FexO)1.52g溶于足量鹽酸中,向所得溶液中通入標準狀況下112mLCl2,恰好將Fe2+完全氧化。x值為________。

(3)欲使3mol的VO2+變?yōu)閂QUOTEO2+O2+,則需要氧化劑KClO3至少為________(4)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。NH3與NO2生成N2的反應中,當生成1molN2時,轉移的電子數(shù)為________mol。

(5)已知:還原性HSQUOTEO3-O3->I-,氧化性IQUOTEO3-O3->I2。在NaIO3溶液中滴加過量的NaHSO3溶液反應完全,推測反應后溶液中的還原產物為【解析】(1)由2Fe+3Cl22FeCl3、Co+Cl2CoCl2,根據(jù)氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性,則氧化性:Cl2>FeCl3、Cl2>CoCl2,Co和氯氣反應生成CoCl2,說明Cl2的氧化性弱于CoCl3,故氧化性:CoCl3>Cl2>FeCl3。Co(OH)3與鹽酸反應有黃綠色氣體生成,說明鹽酸被氧化為Cl2,則Co(OH)3被還原為Co2+,配平離子方程式為2Co(OH)3+6H++2Cl-2Co2++Cl2↑+6H2O。(2)根據(jù)電子得失守恒可知:QUOTE1.5256x+161.5256x+16×(3-QUOTE2x2x)×x=QUOTE112×10-(3)“氧化”中欲使3mol的VO2+變?yōu)閂QUOTEO2+O2+,釩元素化合價從+4升高到+5,而氧化劑KClO3(4)電子轉移數(shù)目既可用氧化劑得電子數(shù)目也可以用還原劑失電子數(shù)目進行確定。由反應方程式8NH3+6NO27N2+12H2O可知,當生成1molN2時有QUOTE247247mol電子轉移。(5)由還原性HSQUOTEO3-O3->I-,可知當NaHSO3溶液過量時IQUOTEO3-O3-先被還原成I2,再被還原成I答案:(1)CoCl3>Cl2>FeCl32Co(OH)3+6H++2Cl-2Co2++Cl2↑+6H2O(2)0.8(3)0.5(4)QUOTE247247(5)NaI利用電子守恒關系解題的思維流程一找各物質找出反應中的氧化劑、還原劑及相應的還原產物和氧化產物,并標出變價元素的化合價二定得失數(shù)找準一個原子(或離子)得失電子數(shù)(注意化學式中粒子的個數(shù))三列關系式根據(jù)題中物質的物質的量和得失電子守恒列出等式關系式:n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值=n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值氧化還原方程式的書寫、配平及相關計算【典例3】化學工業(yè)為疫情防控提供了強有力的物質支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料,又是高效、廣譜的滅菌消毒劑?；卮鹣铝袉栴}:(1)Cl2O為淡棕黃色氣體,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反應來制備,該反應為歧化反應(氧化劑和還原劑為同一種物質的反應)。上述制備Cl2O的化學方程式為______________________________。

(2)ClO2常溫下為黃色氣體,易溶于水,其水溶液是一種廣譜殺菌劑。一種有效成分為NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡騰片”,能快速溶于水,溢出大量氣泡,得到ClO2溶液。上述過程中,生成ClO2的反應屬于歧化反應,每生成1molClO2消耗NaClO2的量為________mol;產生“氣泡”的化學方程式為__

______________________________。

(3)“84消毒液”的有效成分為NaClO,不可與酸性清潔劑混用的原因是____________________(用離子方程式表示)。工業(yè)上是將氯氣通入30%的NaOH溶液中來制備NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的質量分數(shù)為1%,則生產1000kg該溶液需消耗氯氣的質量為________kg(保留整數(shù))。

【解析】(1)由新制的HgO和Cl2反應來制備Cl2O,該反應為歧化反應,則一部分氯化合價降低生成HgCl2。根據(jù)守恒配平化學方程式為2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O。(2)生成ClO2的反應屬于歧化反應,還原產物為NaCl,每生成1molClO2,轉移1mol電子,則生成的NaCl為1mol÷4=0.25mol,由氯元素守恒可知消耗NaClO2的量為1.25mol;由反應物可知產生“氣泡”為CO2,反應的化學方程式為NaHCO3+NaHSO4CO2↑+Na2SO4+H2O。(3)酸性清潔劑的主要成分為HCl,與NaClO發(fā)生歸中反應生成氯氣,離子方程式為ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O。設消耗氯氣的質量為xkg,由化學方程式Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O得消耗的NaOH的質量為QUOTE80x7180x71,由題意得:(1000kg-xkg)×30%-QUOTE80x7180x71=1000kg×1%;x=203。答案:(1)2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O(2)1.25NaHCO3+NaHSO4CO2↑+Na2SO4+H2O(3)ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O203信息型氧化還原方程式的書寫步驟1.理清兩條概念線索2.氧化還原反應的基本規(guī)律及應用(1)氧化還原反應基本規(guī)律及應用內化于心,外化于形①強弱規(guī)律:氧化性:氧化劑>氧化產物還原性:還原劑>還原產物②守恒規(guī)律:電子得失守恒③歸中規(guī)律:只靠近不交叉相鄰價態(tài)不反應(2)解答氧化還原反應規(guī)律應用題的“三步驟”第一步:分析化合價的變化,準確判斷相關概念氧化劑被還原,發(fā)生還原反應,生成還原產物;還原劑被氧化,發(fā)生氧化反應,生成氧化產物。第二步:依據(jù)規(guī)律判斷反應的合理性氧化還原反應遵循強弱律、優(yōu)先律、轉化律等,同時應掌握化合價與氧化性的關系,“高價氧,低價還,中間價態(tài)兩面轉”。第三步:利用電子守恒進行定量判斷有關氧化還原反應的定量問題,利用得、失電子守恒法可以簡化計算過程。對于生疏的或多步氧化還原反應,可直接找出起始的氧化劑、還原劑和最終的還原產物、氧化產物,利用原子守恒和電子守恒,建立已知量與未知量的關系,列等式求解。(一)【高考大題題空逐空練——氧化還原方程式的書寫】1.“鋼是虎,釩是翼,鋼含釩猶如虎添翼”,釩是“現(xiàn)代工業(yè)的味精”。釩在稀酸中是穩(wěn)定的,但室溫下能溶解于濃硝酸中生成VQUOTEO2+O2+(1)請寫出金屬釩與濃硝酸反應的離子方程式:_____________。

(2)V2O5是兩性氧化物,與強堿反應生成釩酸鹽(陰離子為VQUOTEO43-O43-),溶于強酸生成含VQUOTEO2+O2+的鹽。請寫出V2O5分別與燒堿溶液和稀硫酸反應生成鹽的化學式:_____【解析】(1)釩室溫下能溶解于濃硝酸中生成VQUOTEO2+O2+,故金屬釩與濃硝酸反應的離子方程式為V+6H++5NQUOTEO3-O3-VQUOTEO2+O2++5NO2↑+3H(2)V2O5是兩性氧化物,與強堿反應生成釩酸鹽(陰離子為VQUOTEO43-O43-),溶于強酸生成含VQUOTEO2+O2+的鹽,所以V2O5與燒堿溶液反應生成鹽的化學式為Na3VO4,而V2O5溶于稀硫酸生成鹽的化學式為(VO2)答案:(1)V+6H++5NQUOTEO3-O3-VQUOTEO2+O2++5NO2↑+3H2O(2)Na3VO4(VO2)2SO【加固訓練】高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2為原料生產高錳酸鉀的工藝路線如下:回答下列問題:(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配,在“平爐”中發(fā)生反應?！捌綘t”中發(fā)生反應的化學方程式為________________________。

(2)將K2MnO4轉化為KMnO4的生產有兩種工藝。①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應生成MnO2,反應的離子方程式為

_________________________________________________________。

②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中總反應的離子方程式為_________________________________________________________。

【解析】(1)在平爐中,MnO2、O2、KOH反應生成K2MnO4和H2O,配平反應為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O。(2)①體系呈中性或弱堿性,則CO2反應生成HCQUOTEO3-O3-,離子方程式為3MnQUOTEO42-O42-+4CO2+2H2O2MnQUOTEO4-O4-+MnO2+4HCQUOTEO3-O3-。②電解過程中MnQUOTEO42-O42-變?yōu)镸nQUOTEO4-O4-,Mn的化合價升高,則H化合價降低生成H2。反應的離子方程式為2MnQUOTEO42-O42-+2H2O2MnQUOTEO答案:(1)2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O(2)①3MnQUOTEO42-O42-+4CO2+2H2O2MnQUOTEO4-O4-+MnO2+4HCQUOTEO3-O3-②2MnQUOTEO42-O42-+2H2O2MnQUOTEO4-(二)【精優(yōu)習題模擬練】2.下列敘述不涉及氧化還原反應的是()A.谷物發(fā)酵釀造食醋B.小蘇打用作食品膨松劑C.含氯消毒劑用于環(huán)境消毒D.大氣中NO2參與酸雨形成【解析】選B。涉及淀粉水解成葡萄糖,葡萄糖分解成乙醇,乙醇氧化成乙酸,涉及氧化還原反應,A不符合題意;小蘇打即NaHCO3,NaHCO3受熱分解產生無毒的CO2,因此可用小蘇打作食品膨松劑,不涉及氧化還原反應,B符合題意;利用含氯消毒劑的強氧化性消毒殺菌,涉及氧化還原反應,C不符合題意;D.NO2與水反應有HNO3產生,因此NO2參與了硝酸型酸雨的形成,涉及氧化還原反應,D不符合題意。3.(2021·阜陽模擬)過氧化鈉具有強氧化性,遇亞鐵離子可將其氧化為一種常見的高效水處理劑,化學方程式為2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。下列說法中不正確的是()A.氧化性:Na2O2>Na2FeO4>FeSO4B.FeSO4只作還原劑,Na2O2既作氧化劑,又作還原劑C.由反應可知每3molFeSO4完全反應時,反應中共轉移12mol電子D.Na2FeO4處理水時,不僅能殺菌消毒,還能起到凈水的作用【解析】選C。由氧化劑的氧化性大于氧化產物可知,氧化性Na2O2>Na2FeO4>FeSO4,A正確;2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,Fe元素的化合價由+2價升高為+6價,O元素的化合價部分由-1價降低為-2價,部分由-1價升高為0價,所以FeSO4只作還原劑,Na2O2既作氧化劑又作還原劑,B正確;2FeSO4～10e-,所以每3molFeSO4完全反應時,反應中共轉移15mol電子,C錯誤。Na2FeO4處理水時,Na2FeO4可以氧化殺死微生物,生成的還原產物氫氧化鐵又具有吸附作用,可以起到凈水的作用,D正確。4.(2021·北京模擬)BMO(Bi2MoO6)是一種高效光催化劑,可用于光催化降解苯酚,原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.該過程的總反應:C6H6O+7O26CO2+3H2OB.該過程中BMO表現(xiàn)較強氧化性C.降解產物的分子中只含有極性共價鍵D.①和②中被降解的苯酚的物質的量之比為3∶1【解析】選B。該過程用光催化降解苯酚生成二氧化碳和水,所以反應:C6H6O+7O26CO2+3H2O,A正確;該過程中BMO是催化劑,BMO與O2在光作用下,BMO被氧化成BMO+,B錯誤;降解苯酚的產物為二氧化碳和水,二氧化碳和水分子中都只含有極性共價鍵,C正確;①中1molQUOTEO2-O2-要得到3mol電子,而②中1molBMO+變?yōu)?molBMO只要得到1mol電子,根據(jù)氧化還原反應得失電子相等,所以①、②中被降解的苯酚的物質的量之比為3∶1,D正確。5.根據(jù)氧化還原反應的概念完成下列各題。(1)SeO2與SO2的混合煙氣可用水吸收制得單質Se,當有10mol電子轉移時,會生成________molSe。

(2)(VO2)2SO4溶液中釩的含量可用酸化的H2C2O4溶液來測定,主要產物為CO2和VOSO4,其氧化劑與還原劑的物質的量之比為________。

(3)K4Fe(CN)6與高錳酸鉀溶液反應的化學方程式為K4Fe(CN